在大规模的无线传感器网络中，节点基本上采用无源节点并使用电池供电。因此，节点自身能量的有限性与通信距离的局限性将直接影响到整个网络的生命周期。路由协议作为无线传感器网络的核心内容，其优化不仅可以有效地均衡网络的能耗，更能有效地提升整个网络的生命周期。其中层次路由协议引入了分簇的概念，不需要维护大量的路由信息，更适合无线传感器网络的发展。为了弥补传感器节点自身物理特性的不足，本着均衡网络的能耗与提升网络的生命周期的目的，设计的层次路由协议应当尽量的简单有效。　　 本文通过分析经典的层次路由协议，并针对这些层次路由协议的主要特点和存在的缺陷，提出了一种基于全网能耗均衡的无线传感器网络层次路由协议，即EEOM协议。该协议在网络初始化阶段结合节点的能量及坐标信息设计了合理的分层和组簇规则，并在数据传输阶段采用簇间多跳的方式进行传输。其中，在网络初始化阶段的簇首选举过程中，为了保证选举出的簇首均匀地分布在整个网络内，且选举出的簇首的数目尽量地接近于网络内最优簇首的个数而采取了集中式的选举策略。在簇的形成阶段，设计了一个加权函数，节点加入簇首并组建成簇时不仅要考虑到自身的能量消耗，而且还要考虑簇首节点的剩余能量。通过这种方法不仅使自身能量水平得到提高，还可以有效的均衡网络的能耗。在路由搭建阶段中采用簇内单跳与簇间多跳的策略，保证数据能够有效、实时地传递到基站且消耗的能量较少。另外引入了簇首的重构概念，从而避免了轮循组簇方式的出现。　　 本文最后通过MATLAB对EEOM、LEACH和EECS这三种协议分别在生存时间、能耗和数据传输量方面进行了仿真分析。经比较得出EEOM协议更具有实用价值。同时，结合工业应用的背景，本着将理论转化为实际的目的，研发了无线传感器网络节点，并对节点的硬件和软件进行了合理地设计。